东华大学纺织学院王璐教授团队在伴有骨膜损伤的临界尺寸骨缺损修复领域取得阶段性进展，相关成果以“Anenhancedperiosteumstructure/functiondualmimickingmembraneforin-siturestorationsofperiosteumandbone”为题，发表于期刊《Biofabrication》。该论文第一作者为纺织学院博士生刘来俊，通讯作者为东华大学李超婧讲师。

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研究背景

天然骨膜是一层高度血管化的结缔组织薄膜，几乎覆盖了除关节外的所有皮质骨的外表面。作为各骨类细胞和局部生长因子的储存库，骨膜是骨骼再生的动力源泉。但当遭遇临界尺寸的骨缺损时，位于皮质骨表面的天然骨膜必然也会遭遇损伤。因此，对于伴有骨膜损伤的临界尺寸的骨缺损来说，在修复骨组织的同时再生天然骨膜组织是非常有必要的。目前开发的各类仿生骨膜均是基于模拟天然骨膜的结构或功能达到促进骨再生的目的，而对骨膜再生的考虑较少。因此，开发一种具备骨及骨膜组织双重再生功能的仿生骨膜是十分具有临床意义的。

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工作介绍

启发于天然骨膜的微观结构，本文特别设计了一种具有三层结构的仿生骨膜。首先，结合静电纺丝和气体发泡技术制备出PCL大孔蓬松取向纤维膜（引导层），用于模拟天然骨膜的纤维层；然后，结合水热合成和真空抽滤技术制备出TCP纳米线无机膜（活性层），用于模拟天然骨膜的形成层；最后，采用表面微溶再固化的方式将所制备的引导层和活性层分别复合在具有致密结构的PCL浇铸膜的两侧，形成能够同时促进骨及骨膜组织原位再生的增强型仿生骨膜。具体地，具有大孔蓬松取向结构的引导层与软组织接触，能够促进成纤维细胞取向和浸润生长，以引导具有一定取向的骨膜组织的再生。中间的PCL浇铸层能够起到很好的物理屏障和空间维持作用，为底部的活性层募集各类骨细胞以加速骨组织再生提供一个稳定的微环境。此外，引导层的大孔蓬松结构恰好能够为由活性层中溶解出的钙离子所促进的血管再生提供了物理空间。期望这种结构和功能双重模拟的增强型仿生骨膜能够展现出优异的促骨及骨膜组织再生的修复功能和阻止软组织侵袭的屏障功能。为验证此设想，对此增强型仿生骨膜进行了系统的体内和体外性能评价。

图1（a）天然骨膜微观结构和（b）三层增强型仿生骨膜的结构特征及其诱导骨和骨膜组织再生模式的示意图

图2三层增强型仿生骨膜的理化性能

图3L成纤维细胞在引导层上的生长行为

图4rBMSCs在活性层上的生长行为

图5体内骨再生评估

图6组织切片分析

图7血管化分析

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结论

本文成功开发了具有促进骨和骨膜双重再生功能的增强型仿生骨膜。蓬松取向的引导层能够良好的引导成纤维细胞的取向和浸润生长。由TCP纳米线构成的类ECM结构的活性层具有出色的诱导rBMSCs成骨分化的能力。体内临界尺寸骨缺损的修复结果表明，TPF/PC/TN具有优异的促骨及骨膜组织再生的修复功能和阻止软组织侵袭的屏障功能。故本文所提出的这种结构和功能双重模拟的人工骨膜在修复伴有骨膜损伤的临界尺寸骨缺损方面展现出巨大潜力。

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